فيزياء الجسيمات
لا شك انك سمعت عن الذرة في حياتك اليومية. تأتي كلمة الذرة (Atom) من الكلمة اليونانية (Atomos) ، والتي تعني "غير قابل للتجزئة". اعتقد الإغريق الأوائل أن الذرات هي مكونات المادة غير القابلة للتجزئة. أي أنهم اعتبروها جسيمات تنبني منها المادة مثل حجر البناء. بعد عام 1932 ، اكتشف الفيزيائيون إلى ان كل مادة تتكون من ثلاثة جسيمات(الجسيم مصطلح يطلق على العديد من الأجسام متناهية الصغر) مكونة من : الإلكترونات(جسيم سالب الشحنة) والبروتونات(جسيم موجب الشحنة) والنيوترونات(جسيم معتدل الشحنة)، اطلق عليها اسم الجسيمات الاولية.
الكواركات
في بداية الأربعينيات من القرن العشرين، تم اكتشاف العديد من الجسيمات "الجديدة" في تجارب تتضمن تصادمات عالية الطاقة بين جسيمات معروفة. تتميز الجسيمات الجديدة بأنها غير مستقرة للغاية ولها فترات نصف عمر قصيرة جدًا تتراوح بين ميكرو ثانية و 10^-23 ثانية. حتى الآن ، تم جدولت أكثر من 300 من هذه الجسيمات.
حتى الستينيات من القرن الماضي ، كان الفيزيائيون مندهشين من العدد الكبير والمتنوع من الجسيمات دون الذرية التي تم اكتشافها ومن بينها الكواركات. لم تعد البروتونات والالكترونات جسيمات اولية، لانها تتكون من جسيمات اصغر منها، اسمها الكواركات، تم قياسها بعد احداث تصادم شديد بين الالكترونات والبروتونات باستخدام مصادم الهادرونات الكبير .
اللبتونات
اشهر هذه الجسيمات هي الالكترونات. توجد الالكترونات في اغلفة الذرات وتتحكم بالعمليات الكيميائية كلها. يوجد نوعين الليبتونات: الاول شبيه بالالكترون له شحنة، والثاني متعادل اشهرهم النيترينو وهو ضعيف التفاعل مع المادة ويصعب رصده. وممكن ان تندمج اللبتونات لتكون ذرات مختلفة. على عكس الكواركات فان النوع الثاني من اللبتونات ليس له كتلة.
البوزونات
تسمى هذه الجسيمات بحاملات الطاقة، لانها تحمل الطاقة وهي موجودة في كل مكان حنى في الفراغ.يمثل الجدول التالي الجسيمات المرصودة لحد هذه اللحظة.
التفاعل بين الجسيمات
في الفيزياء الحديثة ، يتم ذكر طبيعة التفاعل بين الجسيمات. يتم وصف هذه التفاعلات من حيث تبادل الجسيمات التي تسمى جسيمات المجال أو جسيمات التبادل. تسمى جسيمات المجال أيضًا بوزونات القياس. تنبعث الجسيمات المتفاعلة باستمرار وتمتص جزيئات المجال. يظهر انبعاث جسيم المجال بواسطة جسيم واحد وامتصاصه بواسطة جسيم آخر كقوة بين الجسيمين المتفاعلين. في حالة التفاعل الكهرومغناطيسي ، على سبيل المثال ، تكون جسيمات المجال فوتونات. بلغة الفيزياء الحديثة ، يُقال إن القوة الكهرومغناطيسية تتوسطها الفوتونات ، والفوتونات هي جسيمات المجال في المجال الكهرومغناطيسي. وبالمثل ، فإن القوة النووية تتوسطها جسيمات مجال تسمى الغلوونات. يتم التوسط في القوة الضعيفة بواسطة جسيمات مجال تسمى بوزونات W و Z ، ويُقترح أن يتم التوسط في قوة الجاذبية بواسطة جسيمات مجال تسمى الجرافيتونات.
اليوم، تهتم أبحاث فيزياء الجسيمات الحديثة على الجسيمات دون الذرية، مثل: الباريونات: وهي جسيمات مركبة مثل البروتونات والنيوترونات اما الالكترون فهو جسيم غير مركب.تنتج الباريونات من عمليات فيزيائية مثل الإشعاع . وتخضع فيزياءالجسيمات أيضا لميكانيكا الكم. ويكون سلوك هذه الجزيئات (البروتونات، النيترونات... الخ) ازدواجيا. ازدواجية (الجسيم_الموجة) حيث يكون سلوكها مشابها لسلوك الجسيمات تحت ظروف مخبرية معينة ومشابها لسلوك الموجات في ظروف مخبرية أخرى.